高速磁悬浮式驱动织针机理研究及在提花机上的应用

开展悬浮式驱动织针理论及织针结构研究，结合针织装备提花工艺，应用磁悬浮模式，实现电脑提花针织装备选针控制。研究在狭小空间内电磁-永磁磁场对织针动态特性及织针热稳定性的影响机理，探讨轴向悬浮驱动织针的可行性；研究悬浮式织针特殊结构、驱动控制算法，实现"零传动"的驱动织针模式；探索悬浮式驱动织针机理及悬浮式选针控制技术，为针织提花装备提供理论基础及质量稳定可靠的通用选针器。这一基础研究工作将磁悬浮理论应用于纺织装备领域核心技术的突破，具有十分重要的理论研究意义与实际推广应用价值，能够加快新型纺织机械制造等重点领域的基础理论和前沿技术研究。.本研究将有效地满足《纺织工业"十二五"发展纲要》中提出的，加快新型纺织机械制造等重点领域的基础理论和前沿技术研究，大力推进电脑圆纬机、多功能横机等新型纺织装备国产化的进程。该项目符合《国家"十二五"科学技术发展规划》中提出加强关键基础件及通用部件研究的要求。

本项目以针织提花圆纬机特有工艺原理，提出了磁悬浮式驱动织针理论及控方法的设想，探索狭小空间内织针轴向悬浮驱动时编织的可能性。首先分析了悬浮织针在轴向位移、速度、加速度等运动规律及各参数之间关系，建立了悬浮式织针编织“三功位”运动轨迹模型，探讨了悬浮织针驱动原理对多控制目标，同步/异步工作模式下织针编织功能的可行性。其次分析了以电磁体-永磁式悬浮织针的磁力驱动结构，得到了磁化电流、电流密度、磁介质的磁导率等试验参数，建立了电磁与永磁混合驱动磁力模型，为优化悬浮驱动结构和参数提供了有效的理论依据。第三阶段分析织针在不同工作模式的速度、加速特性，得到了磁悬浮织针各工艺过程曲线段上的精确运动模型，建立了多织针悬浮控制织针加速度测试系统，为织针悬浮可控提供了具体的参考模型。第四阶段建立了磁悬浮式驱动多织针控制模型及算法，从而验证了多织针在不同、协同工作模式下实现针织机特有编织工艺的可行性。最后在多织针控制试验过程中，建立了相邻织针磁力耦合模型，并找到了织针悬浮运动到针筒16mm处不存在磁感应线溢出和进入耦合现象，该现象通过三维高斯仪测试及Ansys有限元分析结论是一致的，为建立了多织针阵列耦合及屏蔽分析提供理论支持。